基于ADS1252的数据采集模块设计

　　摘要：针对高精度数据采集模块广泛应用于高精度测量系统的需求，提出一种基于S3C451OB处理器，并以ADS1252为A/D转换器的高精度数据采集模块的设计方案。首先描述了ADS1252芯片特性;接着详细描述了数据采集模块电路的设计原理并给出了选用的主要芯片型号;最后详细描述了数据采集模块软件设计流程。目前已完成数据采集模块硬件和软件的设计，通过实验验证，此方案正确可行。

　　关键词：ADS1252;83C4510B;数据采集;高精度测量系统

　　本文提出一种基于ARM7处理器S3C4510B和A/D转换器ADS1252构建的高精度数据采集模块的设计方案，并介绍了该方案的软硬件设计。

　　1 ADS1252芯片特性

　　ADS1252是美国BURR-BROWN公司推出的一款高精度、宽动态范围、采用单+5 V电源供电、具有24位分辨率的单通道A/D转换器。它采用差分输入方式，对于低电平电压信号接入非常有利;它采用4阶∑-△结构的调制器，可以得到宽动态范围和24位无差错编码;它内部有三阶数字滤波器，可以滤除电源波纹和其他干扰;它的数据输出率可随系统时钟的改变而改变，当数据输出速率达到最大40 kHz时，仍具有19位的分辨率;它提供一个2线同步串行接口，可以方便的与微处理器连接。所有这些特点使得ADS1252非常适合用做高精度数据采集模块的A/D转换器。

　　2 采集模块电路设计

　　本数据采集模块设计使用的微处理器是S3C4510B，它是三星公司针对网络应用而开发的一款性价比很高的ARM7TDMI内核的16/32位RISC微处理器，具有低成本和高性能的特点。本文以ADS1252测量电压为例说明采集模块电路的设计原理。S3C4510B与ADS1252的接口电路如图1所示：其中CPU_TOUT1信号对应于S3C4510B定时器1的溢出TOUT1引脚，主要为ADS1252工作提供系统时钟CLK;CPU_P1信号对应于S3C4510B的I/O端口P1引脚，主要为读取ADS1252的有效数据提供串行时钟SCLK;CPU_P2信号对应于S3C4510B的I/O端口P2引脚，主要用于检测ADS1252数据是否准备好

以及读取有效数据DOUT而提供的串行数据引脚。

　　

 

　　由于S3C4510B的I/O引脚的工作电压为3.3 V，而ADS1252的I/O引脚的工作电压为5 V，因此S3C4510B的CPU_TOUT1，CPU_P1，CPU_P2信号不能与ADS1252的CLK，SCLK，

信号直接相连。74HC245芯片是8路总线收发器，在发送和接收两个方向上都具有正相三态总线兼容输出，并且其输入、输出的工作电压范围是0～VCC。本设计通过74HC245芯片使S3C4510B与ADSl252的I/O引脚的工作电压进行匹配，并使DIR=H且

，令数据从A总线传送到B总线。

 

　　为了实现S3C4510B与ADS1252电气信号隔离，本设计选用6N137高速光耦，它是电子线路中隔离电压冲击及噪声串扰的优选器件，具有体积小、隔离效果好、价格便宜、便于安装等特点。

　　REF195是一款精密、微功耗、低温漂、高稳定性的基准电压源。本设计选用它为ADS1252提供5 V的基准电压。ADS1252的差分模拟输入V+，V-支持双极性输入，但本设计将V-引脚参考AGND，只允许单极性输入，因此ADS1252的电压测量范围为0～5 V。本设计在V+、V-之间并接5.1 V的齐纳二极管，当输入电压大于5.1 V时，可以把V+，V-两端的电压稳定在5.1 V，从而起到保护ADS1252的目的。

　　3 采集模块软件开发

　　采集模块软件的开发主要包括两个方面：ADS1252驱动和采集任务软件的开发。

　　3.1 ADS1252驱动的开发

　　ADS1252的驱动开发主要包括I/O初始化、时钟初始化、ADS1252初始化、ADS1252读数据、校准数据。现分别介绍如下：